基于主成分分析和聚類(lèi)分析方法評(píng)價(jià)寶慶桂丁綠茶品質(zhì)特性

雷亞蘭，周志梅，李 瑾，唐 瀚，杜邵龍,,

（1.湖南師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410083；2.湖南興盛茶業(yè)科技有限公司，湖南邵陽(yáng) 422900；3.邵陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，湖南邵陽(yáng) 422502）

寶慶桂丁茶，又稱(chēng)桂丁茶，是湖南省新邵縣特有的茶樹(shù)品種，也是湖南省優(yōu)良的地方茶樹(shù)品種。據(jù)《湖南通志》和《寶慶府志》的記載，寶慶桂丁綠茶具有香高而味濃、隔夜不餿和外形似桂等獨(dú)特的品質(zhì)和外形[1]，曾經(jīng)進(jìn)貢明清兩朝長(zhǎng)達(dá)520多年[2]。近年來(lái)，在當(dāng)?shù)卣母叨戎匾曄?，寶慶桂丁茶產(chǎn)業(yè)得到一定的發(fā)展，并多次榮獲“中綠杯”、“茶祖神農(nóng)杯”和“瀟湘杯”等茶葉評(píng)選活動(dòng)金獎(jiǎng)。

目前，茶葉品質(zhì)的評(píng)價(jià)方法主要是感官評(píng)定法，但感官評(píng)定法受到感官評(píng)定員專(zhuān)業(yè)性、感官閾值和感官疲勞等不可控因素干擾[3]。茶葉的生化成分是形成茶葉品質(zhì)的物質(zhì)基礎(chǔ)，其含量與組成對(duì)茶湯滋味和香氣等內(nèi)在品質(zhì)的形成具有重要影響。雖然茶葉品質(zhì)的理化檢測(cè)技術(shù)較成熟，檢測(cè)結(jié)果較準(zhǔn)確、客觀，但理化檢測(cè)只能檢測(cè)茶葉成分的種類(lèi)、含量，結(jié)果比較單一，而茶葉品質(zhì)是茶葉中各生化成分相互配合、彼此協(xié)調(diào)的綜合反映，故單純的理化檢測(cè)并不能全面反映茶葉的品質(zhì)狀況[4]。多年來(lái)，許多茶葉科研人員采用主成分分析和聚類(lèi)分析法等多元統(tǒng)計(jì)分析方法，建立綠茶中生化成分的含量和感官評(píng)定值之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以期實(shí)現(xiàn)更客觀、準(zhǔn)確、快捷的茶葉品質(zhì)評(píng)判。趙華富[5]、張潔[6]、郝麒麟[7]、劉盼盼[8]和桂安輝[9]等分別利用主成分分析和聚類(lèi)分析法分別對(duì)貴州綠茶、信陽(yáng)綠茶、重慶綠茶、珠型綠茶和扁形綠茶進(jìn)行茶葉品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)或分類(lèi)比較。目前關(guān)于主成分分析和聚類(lèi)分析法在茶葉研究的應(yīng)用尚處于定性分析和樣本聚類(lèi)（Q型聚類(lèi)）方面，關(guān)于定量化的生化成分與感官品質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系和變量聚類(lèi)（R型聚類(lèi)）還未見(jiàn)報(bào)道。

茶葉各生化成分的含量受茶樹(shù)品種、季節(jié)及自然環(huán)境等影響較大，不同季節(jié)茶葉各生化成分的含量存在明顯的差異和一定的變化規(guī)律[10-12]。生化成分含量的變化，對(duì)綠茶的適制性將存在一定的差異[13]。目前，關(guān)于寶慶桂丁綠茶的生化成分分析和品質(zhì)評(píng)價(jià)還未見(jiàn)報(bào)道，尚不明確寶慶桂丁綠茶品質(zhì)生化成分的含量與組成特點(diǎn)以及隨季節(jié)的變化情況，因而不利于對(duì)寶慶桂丁綠茶的品種選育，也不能從分子水平上闡明寶慶桂丁綠茶的品質(zhì)特征。故本研究以不同季節(jié)寶慶桂丁綠茶樣品為研究對(duì)象，在感官評(píng)定的基礎(chǔ)上，測(cè)定了寶慶桂丁綠茶中主要生化成分的含量。利用主成分分析和聚類(lèi)分析法進(jìn)行數(shù)據(jù)降維和類(lèi)群劃分，并建立了寶慶桂丁綠茶品質(zhì)評(píng)價(jià)模型。旨在通過(guò)了解寶慶桂丁綠茶生化成分含量特點(diǎn)以及類(lèi)群之間的差異性，建立生化成分含量及組成與外在感官品質(zhì)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，確定寶慶桂丁茶的關(guān)鍵生化成分含量指標(biāo)，為寶慶桂丁綠茶的品種選育和資源開(kāi)發(fā)利用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

不同季節(jié)的桂丁茶鮮葉 均采自湖南興盛茶業(yè)科技有限公司，位于新邵縣巨口鋪鎮(zhèn)的野生桂丁茶基地，采摘時(shí)間為2020年3～8月份，采摘標(biāo)準(zhǔn)為一芽一葉，按照瀟湘茶 瀟湘綠茶加工技術(shù)規(guī)程[14]經(jīng)過(guò)萎凋、殺青、揉捻和烘干等工序制成的寶慶桂丁綠茶，密封后常溫避光保存，樣品信息見(jiàn)表1；乙醇、乙腈、甲醇、N,N-二甲基甲酰胺、冰醋酸、三氟乙酸 國(guó)產(chǎn)色譜純；福林酚、蒽酮、Na2CO3、乙酸乙酯、濃硫酸均為國(guó)產(chǎn)分析純；兒茶素標(biāo)準(zhǔn)品 美國(guó)Sigma公司；10% ACCQ 美國(guó)Waters公司；超純水 采用實(shí)驗(yàn)室Millipore純水儀制備。

表1 寶慶桂丁綠茶樣品信息Table 1 Samples information of Baoqing guiding green tea

LC-20AT高效液相色譜儀、紫外分光光度計(jì)、ECOSIL-C18色譜柱 日本島津公司；AE240型電子天平 瑞士Mettler公司；TagTM氨基酸分析色譜柱美國(guó)Waters公司；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 瑞士Buchi公司；101-3AB 型電熱鼓風(fēng)干燥箱 天津市泰斯特儀器有限公司；DK-S28型電熱恒溫水浴鍋 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 茶葉感官品質(zhì)審評(píng)方法 按照GB/T 23776-2018《茶葉感官審評(píng)方法》中的綠茶審評(píng)法[15]，由5名專(zhuān)業(yè)審評(píng)人員分別對(duì)茶樣的外形、湯色、香氣、滋味和葉底進(jìn)行密碼審評(píng)，評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)分系數(shù)見(jiàn)表2。每個(gè)因子按總分100分打分，茶樣評(píng)定的總得分和內(nèi)質(zhì)得分為各個(gè)因子的單項(xiàng)得分乘以評(píng)分系數(shù)之和，見(jiàn)式（1）和式（2）。茶樣的最終感官評(píng)定得分為取5名專(zhuān)業(yè)審評(píng)人員得分的平均分。

表2 寶慶桂丁綠茶感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)分系數(shù)Table 2 Sensory evaluation standards and score coefficients of Baoqing guiding green tea

1.2.2 理化檢測(cè) 水浸出物：參照GB/T 8305-2013方法[16]；游離氨基酸：參照GB/T 8314-2013高效液相色譜法[17]；茶多酚和兒茶素含量的測(cè)定：參照GB/T 8313-2018[18]；咖啡堿的測(cè)定：參照GB/T 8312-2013紫外分光光度計(jì)法[19]；可溶性糖的測(cè)定：苯酚-硫酸法[20]。

1.2.3 兒茶素品質(zhì)指數(shù) 兒茶素品質(zhì)指數(shù)的計(jì)算如式（3）[21]。

式中：EGCG為表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯（epigallocatechin gallate）的含量，%；ECG為表兒茶素沒(méi)食子酸酯（epicatechin gallate）的含量，%；EGC為表沒(méi)食子兒茶素（epigallocatechin）的含量，%。

1.2.4 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化 采用公式（4）對(duì)寶慶桂丁綠茶的11個(gè)理化成分檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，獲得第i個(gè)綠茶樣品的第j項(xiàng)指標(biāo)（xij）的標(biāo)準(zhǔn)化值Zscore（Xij），其中j為全部樣品第j項(xiàng)理化成分?jǐn)?shù)據(jù)的平均值，σj為第j項(xiàng)理化檢測(cè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差。

1.2.5 主成分分析 采用ZScore標(biāo)準(zhǔn)化法進(jìn)行原始數(shù)據(jù)無(wú)量綱化處理后，利用主成分分析提取因子，計(jì)算各綠茶樣品理化數(shù)據(jù)的特征值以及方差貢獻(xiàn)率。采用因子所對(duì)應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)重，最后將因子得分和對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)進(jìn)行加權(quán)求和，計(jì)算得到各綠茶樣品的內(nèi)質(zhì)的綜合得分。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本研究采用Microsoft Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用IBM SPSS Statistics 26.0軟件進(jìn)行方差分析、主成分分析和聚類(lèi)分析，并用Origin pro 2019軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 寶慶桂丁綠茶的感官評(píng)定結(jié)果

對(duì)2020年寶慶桂丁綠茶進(jìn)行感官評(píng)定，結(jié)果見(jiàn)表3。從整體上看，寶慶桂丁綠茶具有“外形緊細(xì)、卷曲；湯色嫩綠明亮；香氣花香栗香交融、清新高遠(yuǎn)；滋味濃醇、回甘明顯；葉底嫩芽完整、勻整明亮”的品質(zhì)特征，其香氣和滋味具有典型地域特色。寶慶桂丁綠茶感官評(píng)定的各項(xiàng)平均得分除葉底得分（88.56分）外都在90分以上，這主要是寶慶桂丁綠茶為野生采集，因山高路遠(yuǎn)，人工采摘后需要幾個(gè)小時(shí)才能送至加工，因此容易出現(xiàn)一些紅梗現(xiàn)象，導(dǎo)致葉底得分偏低。

由表3可知，不同季節(jié)寶慶桂丁綠茶品質(zhì)中的外形和內(nèi)質(zhì)評(píng)分存在著顯著的差異。春茶（1～10號(hào)茶樣）的外形評(píng)分最高，夏茶（11～20號(hào)茶樣）和秋茶（21～30 號(hào)茶樣）的外形評(píng)分差異不顯著（P＞0.05）；春茶的香氣和葉底評(píng)分最高，其次是夏茶，秋茶的評(píng)分最低，三者差異顯著（P＜0.05）；春茶和夏茶的滋味評(píng)分差異不顯著（P＞0.05），秋茶的滋味評(píng)分最低，且與春茶和夏茶差異顯著（P＜0.05）；春茶的葉底評(píng)分最高，秋茶次之，夏茶最低，三者差異顯著（P＜0.05）。因此，綜合評(píng)價(jià)寶慶桂丁綠茶的總體得分和內(nèi)質(zhì)得分，春茶最高，夏茶次之，秋茶最低。這與大多數(shù)茶葉品種秋茶優(yōu)于夏茶的研究結(jié)果[22-23]有一定的差異，這與寶慶桂丁綠茶的生化成分含量與組成有關(guān)。

表3 寶慶桂丁綠茶感官評(píng)定結(jié)果Table 3 Sensory quality of Baoqing guiding green tea

2.2 寶慶桂丁綠茶的生化成分分析

對(duì)30個(gè)寶慶桂丁綠茶樣品進(jìn)行了水浸出物、茶多酚、氨基酸總量、咖啡堿和兒茶素組成等主要生化成分含量進(jìn)行了分析檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表3～表5。

從表4的結(jié)果可以看出，寶慶桂丁綠茶中氨基酸和可溶性糖的含量春茶最高，夏茶次之，秋茶最低；而水浸出物、茶多酚和咖啡堿的含量夏茶最高，春茶次之，秋茶最低。寶慶桂丁綠茶的水浸出物含量為44.77%至49.17%，茶多酚含量為22.49%至26.84%，咖啡堿含量為4.89%至5.93%，氨基酸含量為2.88%至5.84%，可溶性糖含量為4.16%至7.02%。常碩其等[24]認(rèn)為適制優(yōu)質(zhì)綠茶的茶樹(shù)品種具有如下要求：一是水浸出物含量在40%左右，二是氨基酸含量接近或超過(guò)4.0%，三是茶多酚含量25%左右，酚氨比為6～8。湖南茶葉學(xué)會(huì)發(fā)布的《湘西黃金茶 綠茶》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)[25]中特級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為水浸出物超過(guò)38%，游離氨基酸超過(guò)4.5%。寶慶桂丁綠茶符合名優(yōu)綠茶高水浸出物、高氨基酸、低酚氨比，適中茶多酚的生化特征。兒茶素組成方面，EGC含量為0.64%～2.61%，DL-C含量為0.18%至0.93%，EC含量為0.26%至0.67%，EGCG含量為 7.49%至 9.59%，GCG含量為 3.54%至 5.51%，ECG含量為 0.39%至 1.72%。寶慶桂丁綠茶中EGCG的含量最高達(dá)到9.59%，平均EGCG含量為8.59%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鄭紅發(fā)[26]報(bào)道的全國(guó)主栽品種EGCG平均含量（6.87%），也高于所有取樣地茶葉中最高的湖南東山峰EGCG平均含量（8.22%），屬于高EGCG茶葉品種。

從表5中可以看出，水浸出物和咖啡堿含量春季和秋季差異不顯著（P＞0.05），但與夏季存在顯著差異（P＜0.05）；茶多酚、氨基酸、酚氨比和可溶性糖春夏秋三季間都存在顯著差異（P＜0.05）。這說(shuō)明春夏秋三季的寶慶桂丁綠茶在品質(zhì)成分含量方面具有明顯差異。

表5 寶慶桂丁綠茶生化成分含量方差分析Table 5 ANOVA of content of biochemical components in Baoqing guiding green tea

從表6中可以看出，寶慶桂丁綠茶春夏秋三季兒茶素總量平均值分別為17.18%、17.49%和16.47%，春季和夏季差異不大，秋季最低。茶葉品質(zhì)不僅與兒茶素總量有關(guān)，還與兒茶素組分的配比有關(guān)，配比適中，茶湯滋味更醇和。兒茶素品質(zhì)指數(shù)是表達(dá)綠茶品質(zhì)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，一般認(rèn)為兒茶素品質(zhì)指數(shù)愈大，則鮮葉嫩度和品質(zhì)愈好，綠茶質(zhì)量愈高[27]。寶慶桂丁綠茶春夏秋三季的兒茶素品質(zhì)指數(shù)平均值分別為1134.67、520.96和365.50，兒茶素品質(zhì)指數(shù)季節(jié)變化為春茶＞夏茶＞秋茶，與黃秀瓊等[12]對(duì)保靖黃金茶的研究結(jié)果相似。

表6 寶慶桂丁綠茶兒茶素組成結(jié)果Table 6 Content of catechins in Baoqing guiding green tea

從寶慶桂丁綠茶的生化成分含量與組成可以看出，寶慶桂丁綠茶夏茶中茶多酚的含量明顯低于相關(guān)文獻(xiàn)[12,27]報(bào)道的夏茶平均值（30.83%），僅有24.16～26.84%，而氨基酸含量3.31%～4.41%明顯高于前述文獻(xiàn)報(bào)道的夏茶平均值（2.25%）。茶多酚在春末夏初的增加，氨基酸含量的降低，被認(rèn)為是夏季綠茶苦澀味形成的主要原因[28]。秋茶中各項(xiàng)生化成分的含量都低于春茶和夏茶。因此，在寶慶桂丁綠茶感官評(píng)定中夏茶的滋味得分接近春茶，而高于秋茶，導(dǎo)致了寶慶桂丁綠茶感官評(píng)定結(jié)果與相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道出現(xiàn)了一定的差異。

茶樹(shù)為多年生植物，且呈現(xiàn)季節(jié)輪次性生產(chǎn)，不同的生產(chǎn)季節(jié)，其代謝特征有較大的差異。一般認(rèn)為較低的溫度有利于氮素代謝，促進(jìn)氨基酸等氮代謝產(chǎn)物的合成與積累，而較高的溫度有利于茶樹(shù)碳代謝，有利于茶多酚含量的提高[29]。而且，在茶樹(shù)生產(chǎn)發(fā)育過(guò)程中，不同葉位的生化成分含量易受葉片嫩度影響，EGCG、咖啡堿和氨基酸等含量都隨葉位增加而呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，即葉片越嫩含量越高[30]。邵陽(yáng)市屬典型的中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，四季分明，光熱充足，雨水充沛，且雨熱同季。春季平均氣溫在10～20 ℃之間，氣溫適中，碳代謝和氮代謝都比較旺盛，因此，氨基酸含量高，茶多酚含量適中，在感官上呈現(xiàn)滋味鮮爽，香氣馥郁濃烈；而夏季平均氣溫上升到30 ℃左右，碳代謝加劇而氮代謝受到抑制，因此，茶多酚含量高而氨基酸含量低，成品茶苦澀味重；秋季的氣溫介于春季和夏季之間，雨量減少，特別是茶樹(shù)歷經(jīng)春、夏兩季采收后，營(yíng)養(yǎng)虧缺，因此，秋茶內(nèi)含物質(zhì)貧乏，茶葉滋味淡薄。

2.3 主成分分析

本研究選取30個(gè)樣品，利用SPSS 26.0對(duì)寶慶桂丁綠茶中的水浸出物、茶多酚、咖啡因、氨基酸、可溶性糖和主要兒茶素含量為指標(biāo)進(jìn)行主成分分析。

2.3.1 寶慶桂丁綠茶生化成分間的相關(guān)性分析 茶葉色、香、味、形的形成與茶葉中品質(zhì)成分的含量多少和比例密切相關(guān)，但各品質(zhì)成分與茶葉品質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)并不是簡(jiǎn)單的單調(diào)增減關(guān)系，而是存在復(fù)雜的相互作用[26]。本研究對(duì)寶慶桂丁綠茶生化成分含量進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見(jiàn)表6。

從表7的結(jié)果可以看出，各生化成分之間存在著顯著的相關(guān)性。其中，水浸出物與茶多酚、咖啡堿以及 D-LC、EC、GCG 極顯著相關(guān)（P＜0.01）；茶多酚與氨基酸、ECG、EGCG、GCG和EGC極顯著相關(guān)（P＜0.01），與咖啡堿、可溶性糖顯著相關(guān)（P＜0.05）；咖啡堿與 D-LC、EC極顯著相關(guān)（P＜0.01），與 GCG顯著相關(guān)（P＜0.05）；可溶性糖與氨基酸、EGC、DLC、EC、EGCG、ECG 極顯著相關(guān)（P＜0.01）；氨基酸與兒茶素組成極顯著相關(guān)（P＜0.01）。兒茶素組成方面，EGC與 DL-C、EC、EGCG、ECG極顯著相關(guān)（P＜0.01），與 GCG 顯著相關(guān)（P＜0.05）；DL-C 與 EC、EGCG、ECG 極顯著相關(guān)（P＜0.01）；EC 與 EGCG 極顯著相關(guān)（P＜0.01）；EGCG與 ECG極顯著相關(guān)（P＜0.01），與 GCG 顯著相關(guān)（P＜0.05）； GCG 與 ECG極顯著相關(guān)（P＜0.01）。本研究相關(guān)性分析結(jié)果與陳義等[26]對(duì)信陽(yáng)毛尖的研究結(jié)果基本吻合。根據(jù)各因子間相關(guān)性得出，各生化成分在反映感官品質(zhì)信息時(shí)存在一定的重疊，即本試驗(yàn)適合主成分分析。

2.3.2 主成分分析結(jié)果 以30個(gè)樣品的11個(gè)主要生化成分含量，利用SPSS26.0軟件對(duì)其進(jìn)行了主成分分析，結(jié)果見(jiàn)表8～表9。由表8可知，第1主成分的貢獻(xiàn)率為54.282%，第2主成分的貢獻(xiàn)率為31.024%，第3主成分的貢獻(xiàn)率為4.563%，前3個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率為89.869%，超過(guò)85%，可解釋寶慶桂丁綠茶內(nèi)在品質(zhì)的大部分信息，因此選擇前3個(gè)主成分對(duì)寶慶桂丁綠茶的內(nèi)在品質(zhì)進(jìn)行分析。

從表9的結(jié)果可以看出，對(duì)第1主成分貢獻(xiàn)較大的是茶多酚、可溶性糖、氨基酸、EGC、DL-C、EGCG、GCG和ECG，其中可溶性糖、氨基酸、DLC、EGCG和ECG具有較大的正載荷量，茶多酚、EGC和GCG具有較大的負(fù)載荷量。綠茶茶湯苦澀味（收斂性）幾乎全部由兒茶素引起，鮮味主要來(lái)自于氨基酸，甜味主要來(lái)自于可溶性糖，鮮爽回甘收斂性強(qiáng)是綠茶的本韻，因此將該主成分定義為“本韻因子”，其回歸方程為：

表9 成分矩陣Table 9 Component matrix

對(duì)第2主成分貢獻(xiàn)較大的是水浸出物、茶多酚、EC和GCG，都具有較大的正載荷量。水浸出物反映了茶葉中可溶于水物質(zhì)的多少，影響茶湯的厚薄、滋味的濃強(qiáng)程度。茶多酚是茶葉中多酚類(lèi)物質(zhì)的總稱(chēng)，這些多酚類(lèi)物質(zhì)大多具有苦味和澀味。茶多酚對(duì)綠茶滋味品質(zhì)的影響較為復(fù)雜，但由于其含量高，是決定茶湯濃度的主要物質(zhì)，因此，將該主成分定義為“濃郁因子”，其回歸方程為：

對(duì)第3主成分貢獻(xiàn)較大的是咖啡堿，具有較大的正載荷量?？Х葔A一般具有苦味，且閾值低，味137 mg/kg（25 ℃），是茶湯呈現(xiàn)苦味的主要物質(zhì)。氨基酸對(duì)咖啡堿的苦味有消減作用，而茶多酚對(duì)咖啡堿的苦味有增強(qiáng)作用。因此，將該主成分定義為“苦味因子”，其回歸方程為：

根據(jù)不同主成分的特征值和貢獻(xiàn)率，主成分得分F的計(jì)算式為：

F=0.543F1+0.310F2+0.046F3

為了驗(yàn)證該模型評(píng)價(jià)寶慶桂丁綠茶品質(zhì)的可行性，我們對(duì)30個(gè)樣品的模型得分和內(nèi)質(zhì)（湯色、香氣和滋味）審評(píng)結(jié)果進(jìn)行了比較，結(jié)果見(jiàn)表10和圖1。從圖1的結(jié)果可以看出，模型計(jì)算得分與內(nèi)質(zhì)審評(píng)結(jié)果之間有很好的一致性，呈現(xiàn)出良好的線(xiàn)性關(guān)系，決定系數(shù)R2為0.965。這說(shuō)明主成分分析法在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行降維處理的過(guò)程中保留了絕大部分的信息，不會(huì)出現(xiàn)明顯的失真，能夠較為全面客觀地反映寶慶桂丁綠茶的品質(zhì)優(yōu)劣性。

圖1 主成分分析模型的校驗(yàn)Fig.1 Verification of PCA model

表10 主成分的特征向量Table 10 Characteristic eigenvectors of each principal component

主成分分析得分圖已被廣泛應(yīng)用于反映樣品與品質(zhì)指標(biāo)之間的關(guān)系[26-30]。由圖2～圖3可以看出，根據(jù)PC1、PC2和PC3的得分情況，大致可以分三個(gè)部分：其中，春茶樣品（1～10號(hào)）均在PC1的正向區(qū)間（第一象限和第四象限），說(shuō)明這些樣品中的氨基酸、可溶性糖和兒茶素含量較高，茶多酚和咖啡堿的含量適中，茶湯鮮爽回甘濃郁，因此春茶的品質(zhì)較優(yōu)，排名靠前；夏茶樣品（11～20號(hào)）均位于 PC2和PC3的正向區(qū)間（第一象限和第二象限），說(shuō)明這些樣品的水浸出物和茶多酚含量較高，茶湯較濃郁，因此，排名也相對(duì)靠前；秋茶樣品（21～30號(hào)）位于PC1和PC2的負(fù)向區(qū)間（第三象限和第四象限），說(shuō)明秋茶中的品質(zhì)成分都較低，茶湯寡淡，因此，排名最后。

圖2 寶慶桂丁綠茶主成分分析PC1、PC2得分圖Fig.2 PC1 versus PC2 score plot for Baoqing guiding green tea

圖3 寶慶桂丁綠茶主成分分析PC1、PC3得分圖Fig.3 PC1 versus PC3 score plot for Baoqing guiding green tea

2.4 寶慶桂丁綠茶品質(zhì)的聚類(lèi)分析

本研究在主成分分析的基礎(chǔ)上，采用系統(tǒng)聚類(lèi)分析法對(duì)寶慶桂丁綠茶的11項(xiàng)生化成分含量指標(biāo)進(jìn)行R型聚類(lèi)，聚類(lèi)方法采用組間聯(lián)接法，聚類(lèi)區(qū)間為皮爾遜相關(guān)性；對(duì)寶慶桂丁茶的30個(gè)茶樣進(jìn)行Q型聚類(lèi)，聚類(lèi)方法為瓦爾德法，聚類(lèi)區(qū)間為平方歐式距離，結(jié)果見(jiàn)圖4和圖5。

圖4 寶慶桂丁綠茶R型聚類(lèi)分析圖Fig.4 R-type cluster analysis chart of Baoqing guiding green tea

圖5 寶慶桂丁綠茶Q型聚類(lèi)分析圖Fig.5 Q-type cluster analysis chart of Baoqing guiding green tea

如圖4所示，當(dāng)距離為10時(shí)，可以將寶慶桂丁綠茶生化成分含量指標(biāo)分為4個(gè)大類(lèi)，第1類(lèi)為氨基酸、可溶性糖、EGCG、ECG和DL-C；第2類(lèi)為水浸出物和咖啡堿；第3類(lèi)為茶多酚、GCG和EGC；第4類(lèi)為EC。結(jié)合主成分載荷分析結(jié)果，第1類(lèi)指標(biāo)是第1主成分的正載荷量，也就是說(shuō)這些指標(biāo)值越大，模型評(píng)價(jià)得分越高，寶慶桂丁綠茶的品質(zhì)越好。結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道[31-32]，最終確定氨基酸、可溶性糖、EGCG、ECG為綜合評(píng)價(jià)寶慶桂丁綠茶品質(zhì)優(yōu)劣的關(guān)鍵性指標(biāo)。

如圖5所示，當(dāng)歐氏距離為5時(shí)，30個(gè)樣品聚集為2類(lèi)群：第1類(lèi)群為1～12號(hào)茶樣，該類(lèi)群綠茶的采制時(shí)間在小滿(mǎn)節(jié)氣之前，主要特征是氨基酸、可溶性糖、EGCG、ECG和兒茶素品質(zhì)指數(shù)高于總體的平均值，而酚氨比低于總體的平均值，因此，在感官上呈現(xiàn)滋味鮮爽，收斂性好，回甘明顯，綜合品質(zhì)高；第2類(lèi)群為13～30號(hào)茶樣，為夏秋茶，綜合品質(zhì)開(kāi)始下降。而當(dāng)歐氏距離為1時(shí)，第1類(lèi)群可進(jìn)一步分為2個(gè)亞類(lèi)群：第1亞類(lèi)群為1～9號(hào)茶樣，采制時(shí)間為谷雨之前，主要特征是氨基酸含量大于5%，可溶性糖大于6.1%，EGCG含量大于9%；第2亞類(lèi)群為10～12號(hào)茶樣，采制時(shí)間為谷雨至小滿(mǎn)之間，雨水開(kāi)始增多，主要特征是ECG下降至1.3%以下，氨基酸含量下降至6.1%以下；第2亞群也可分為2個(gè)亞類(lèi)群：第3亞類(lèi)群為13～20號(hào)茶樣，采制時(shí)間為谷雨至初伏，主要特征是氨基酸含量在4%～5%之間，可溶性糖大于5.4%～6.1%，水浸出物大于46%，因此，在感官上滋味濃郁，但鮮爽度不足；第4亞群為21～30號(hào)茶樣，所有的生化成分均低于總體平均值，因此，滋味寡淡，綜合品質(zhì)較差。

3 結(jié)論

本研究對(duì)春夏秋三季30份寶慶桂丁綠茶進(jìn)行了感官審評(píng)和理化檢測(cè)，并采用主成分分析和聚類(lèi)分析法建立了寶慶桂丁綠茶生化成分含量與茶葉內(nèi)質(zhì)感官指標(biāo)之間的聯(lián)系。研究發(fā)現(xiàn)：

a.寶慶桂丁綠茶品質(zhì)優(yōu)異，感官評(píng)定的各項(xiàng)得分均在90分左右，品種地域特色明顯。寶慶桂丁綠茶的綜合品質(zhì)季節(jié)性變化明顯，春茶品質(zhì)明顯優(yōu)于夏秋茶，夏茶品質(zhì)優(yōu)于秋茶。

b.理化檢測(cè)結(jié)果顯示：寶慶桂丁綠茶中主要生化成分含量豐富多樣，水浸出物含量在44.77%～49.17%之間，茶多酚含量在22.49%～26.84%之間，咖啡堿含量在 4.89%～5.93%之間，氨基酸含量在 2.88%～5.84%之間，可溶性糖含量在4.16%～7.02%之間。寶慶桂丁綠茶的生化成分表現(xiàn)為氨基酸和咖啡堿含量高，茶多酚含量適中，符合名優(yōu)綠茶的生化特征。兒茶素組成方面，EGC含量為0.64%～2.61%，DLC含量為 0.18%～0.93%，EC含量為 0.26%～0.67%，EGCG含量為 7.49%～9.59%，GCG含量為 3.54%～5.51%，ECG含量為0.39%～1.72%。寶慶桂丁綠茶中EGCG的含量最高達(dá)到9.59%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全國(guó)主栽品種EGCG平均含量（6.87%），屬于高EGCG茶葉品種。

c.主成分分析從11個(gè)指標(biāo)中提取了3個(gè)主成分，累積貢獻(xiàn)率為89.869%，并建立寶慶桂丁綠茶品質(zhì)評(píng)價(jià)模型為：F=0.543F1+0.310F2+0.046F3，模型評(píng)價(jià)結(jié)果與感官評(píng)定結(jié)果基本吻合。聚類(lèi)分析對(duì)寶慶桂丁綠茶的生化成分含量指標(biāo)進(jìn)行篩選，最終確定氨基酸、可溶性糖、EGCG和ECG為寶慶桂丁綠茶的關(guān)鍵性品質(zhì)指標(biāo)。依據(jù)這些品質(zhì)指標(biāo)可以將寶慶桂丁綠茶分為2個(gè)類(lèi)群和4個(gè)亞類(lèi)群。